数据库新技术概述

1、1数据库系统与技术（1） 数据库新技术概述汤汤 庸庸 博士博士 计算机科学系计算机科学系协同软件研究开发中心协同软件研究开发中心 协同软件研究开发中心2n1.什么是数据库新技术？ n2.数据库新技术范畴n3.数据库新技术应用的实现途径n4.现代数据库应用的主要特征n5.数据库技术发展趋势n6.相关资源目录 协同软件研究开发中心3n什么是数据库新技术？ 协同软件研究开发中心4数据库发展回顾数据库发展回顾初级阶段：人工与文件管理阶段 第一代：层次与网状数据库系统 第二代：关系数据库系统（关系模型） 新一代数据库（第三代数据库宣言：关系模型扩展、对象模型、相关新技术结合） 代表：IBM IMS(19

2、61) CODASYL DBTG(70s 初) Codd：关系模型 早期代表：IBM System R; Berkeley Ingres CODASYL DBTG(70s 初) 1960 1970 1980 1990 2000 协同软件研究开发中心5n数据类型多样化：不仅是传统的数字、字符、文本等，还需要视频、音频、图形、图像、动画，HTML/XML、流数据等更复杂n数据结构新需求：结构化，半结构化、非结构化。n数据存储新需求：海量，多维性等n数据操作新要求：不仅包含通常意义下的插入、删除、修改、查询等，还需要互操作（例如视频快进操作等）、主动性操作、领域搜索浏览、时态查询等，还要能够进行自定

3、义操作。n其他需求：领域需求数据库应用新需求数据库应用新需求 协同软件研究开发中心6n1990年，美国的高级DBMS功能委员会会员，RDB的著名学者发表了第三代数据库系统宣言，提出了第三代数据库管理系统应具有的特征，包括三条基本原则和 13 个命题。n 三个基本特征n支持数据管理、对象管理、知识管理n保持或继承第二代数据库系统的技术n对其他系统开放第三代数据库宣言第三代数据库宣言 协同软件研究开发中心7n第三代数据库的概念并没有得到普遍认同n第1、2代有明确的数据模型，特别是第2代数据库有关系代数等相关理论支持n第三代数据库：面向对象？n新一代数据库：采用新技术的数据库应用（笼统）n现代数据库

4、技术n数据库新技术范畴？第三代数据库第三代数据库 VS VS 新一代数据库新一代数据库 协同软件研究开发中心8n1.什么是数据库新技术n2.数据库新技术范畴 n3.数据库新技术应用的实现途径n4.现代数据库应用的主要特征n5.数据库技术发展趋势n6.相关资源目录 协同软件研究开发中心9数据库新技术范畴数据库新技术范畴n数据库新技术是一个不断发展的范畴（数据管数据库新技术是一个不断发展的范畴（数据管理无处不在）理无处不在）n数据模型的改进n相关技术融合n面向应用领域 协同软件研究开发中心10n数据模型方面改进：相对于传统的数据库而言，数据模型方面改进：相对于传统的数据库而言，在数据模型及其语言、

5、事务处理与执行模型、在数据模型及其语言、事务处理与执行模型、数据库组织与物理存储等各层上都集成了新的数据库组织与物理存储等各层上都集成了新的技术、工具与机制的有：技术、工具与机制的有：n面向对象数据模型n时态数据库系统n实时数据库系统n主动数据库系统数据库新技术范畴数据库新技术范畴 协同软件研究开发中心11n数据库与相关技术结合数据库与相关技术结合n与分布处理技术分布式数据库系统n与并行处理技术并行数据库系统n与人工智能技术知识库系统/主动数据库n与多媒体技术多媒体数据库n与模糊技术模糊数据库n与移动通信技术移动数据库n与Web技术Web数据库系统n与传感器网络传感器网络管理数据库n。数据库新

6、技术范畴数据库新技术范畴 协同软件研究开发中心12n面向应用领域面向应用领域nCAD/CAM/CIM工程数据库n科学计算科学数据库n计划/统计统计数据库nGIS空间数据库nDSS数据仓库数据库新技术范畴数据库新技术范畴 协同软件研究开发中心13数据库新技术范畴数据库新技术范畴 协同软件研究开发中心14目录n1.什么是数据库新技术n2.数据库新技术范畴n3.数据库新技术应用的实现途径 n4.现代数据库应用的主要特征n5.数据库技术发展趋势n6.相关资源 协同软件研究开发中心15n继承关系数据库系统的技术n现代数据库系统是在传统数据库的基础上建立起来的，关系数据库是基础。n数据库技术和多学科的有机

7、结合n传统的数据库技术和其他技术的有机结合、互相渗透、使得数据库技术新的内容层出不穷。数据库中的某些概念、技术内容、应用领域，甚至某些原理都有了重大的变化。数据库新技术应用的实现途径数据库新技术应用的实现途径 协同软件研究开发中心16n吸收和借鉴面向对象的方法和技术吸收和借鉴面向对象的方法和技术n面向对象的方法和技术对计算机各个领域都产生了深远的影响。该模型克服了传统模型的局限性，为新一代数据库系统的探索带来了希望，促进了数据库技术在新的技术基础之上继续发展。n面向应用领域开发面向应用领域开发n为了适应数据库应用多元化的要求，在传统数据库的基础之上，结合各个应用领域的特点，研究和开发适合各个应

8、用领域的数据库新技术。如工程数据库、统计数据库、科学数据库、空间数据库、地理数据库等等。数据库新技术应用的实现途径数据库新技术应用的实现途径 协同软件研究开发中心17目录n1.什么是数据库新技术n2.数据库新技术范畴n3.数据库新技术应用的实现途径n4.现代数据库应用的主要特征 n5.数据库技术发展趋势n6.相关资源 协同软件研究开发中心18n多维性（支持时间、空间等属性）多维性（支持时间、空间等属性）n智能化（知识表达与推理能力）智能化（知识表达与推理能力）n网络化（基于网络环境）网络化（基于网络环境）n协同性（支持多系统融合）协同性（支持多系统融合）现代数据库应用的主要特征现代数据库应用的

9、主要特征 协同软件研究开发中心19姓名 出生年月 职务张兰 1964年1月 讲师 张兰 1964年1月 副教授张兰 1964年1月 副处长时间作为信息的维度时间作为信息的维度有效时间1994-19981998-now1999-now时间作为数据时间作为自然属性 协同软件研究开发中心20n时间数据时间作为一种数据类型n时态信息时间作为一个信息维度时间作为信息的维度时间作为信息的维度元组属性时间 协同软件研究开发中心21时间作为信息的维度时间作为信息的维度n更复杂的时间维度（四维）n有效时间n事务时间 协同软件研究开发中心22n时态数据库技术n快照数据库n历史数据库n回滚数据库n双时态数据库n时间

10、相关数据库技术n时空数据库n实时数据库n数据仓库n主动数据库n，时间作为信息的维度时间作为信息的维度 协同软件研究开发中心23知识处理是现代数据库应用的主要特征知识处理是现代数据库应用的主要特征n摄氏39度数据、信息、知识？ 协同软件研究开发中心24知识处理是现代数据库应用的主要特征知识处理是现代数据库应用的主要特征n数据数据是对事实的一种表达形式，包括数字、字符和图形。数据可以通过人工或自动化装置进行处理。n信息信息是对人有用的、能够影响人们行为的数据。信息通过对数据加工处理而产生。n知识知识是人类对客观规律的认识，是系统的有条理的信息。一般地，知识是数据经过一系列加工，如归纳、综合、比较、

11、分类、联想等得到的上层信息。 协同软件研究开发中心25n知识库基本问题n知识表达n知识推理n知识获取知识处理是现代数据库应用的主要特征知识处理是现代数据库应用的主要特征 协同软件研究开发中心26n基于知识的数据库技术基于知识的数据库技术n知识数据库n主动数据库n决策支持系统n数据挖掘技术n信息检索n，知识处理是现代数据库应用的主要特征知识处理是现代数据库应用的主要特征 协同软件研究开发中心27n网络化数据库技术基础网络化数据库技术基础n分布式数据库技术nWeb数据库技术nXML数据库技术网络是现代数据库应用的基本平台网络是现代数据库应用的基本平台 协同软件研究开发中心28网络是现代数据库应用的

12、基本平台网络是现代数据库应用的基本平台n分布式数据库基本特征n物理分布性物理分布性数据库中数据不是存储在同一场地，而是存储在不同计算机设备当中。n逻辑整体性逻辑整体性数据在物理上分散存储，但在逻辑上相互关联，构成整体，数据被所有用户（全局用户）共享，有一个DDBMS统一管理。n 场地自治性场地自治性各个场地数据由本地DBMS管理，具有自治处理能力，完成本场地的应用（局部应用）。n场地间协作性场地间协作性各个场地具有高度自治，但又相互协作构成一个整体。对用户来说，使用DDBS如同使用集中式数据库一样，可以在任何一个场地执行全局应用。 协同软件研究开发中心29网络是现代数据库应用的基本平台网络是现

13、代数据库应用的基本平台nWeb数据库基本特点n能够在多平台、多操作系统上应用;n能够通过网络实现数据库的远程存取和动态交互；n提供通用的图形用户接口界面;n实现基于WWW标准接口的网络数据库的开发，提高二次开发的简捷性, 使操作简单、维护方便。 协同软件研究开发中心30n网络数据库应用网络数据库应用n移动数据库nWeb信息检索nXML数据库n，网络是现代数据库应用的基本平台网络是现代数据库应用的基本平台 协同软件研究开发中心31n现代数据库应用是一个综合系统，难以用单一的数据库技术，往往需要综合应用多种数据库技术，还需要应用其他相关技术。n协同性与综合应用协同性与综合应用n协同数据库n工作流数

14、据库n信息交换与信息发布n信息检索n，现代数据库应用是一个综合系统现代数据库应用是一个综合系统 协同软件研究开发中心32现代数据库应用是一个综合系统现代数据库应用是一个综合系统 协同软件研究开发中心33n发展趋势发展趋势n万维网与数据库的进一步融合，n数据库与信息检索的融合，n当前若干研究热点当前若干研究热点nWeb数据提取与信息检索n传感器网络数据管理n移动数据管理n海量数据管理n数据流管理技术n，6、数据库技术发展趋势、数据库技术发展趋势 协同软件研究开发中心34n1.什么是数据库新技术n2.数据库新技术范畴n3.数据库新技术应用的实现途径n4.现代数据库应用的主要特征n5.数据库技术发展

15、趋势n6.相关学术资源目录 协同软件研究开发中心35相关学术会议n相关学术会议相关学术会议n SIGMOD（Special Interest Group on Management of Data）/nPODS（ACM Symposium on Principles of Database Systems）由三个ACM专题组SIGACT (theoretical computer science)、SIGART (Artificial Intelligence)和SIGMOD在1982年共同组织发起的国际会议，是数据库理论的顶级国际学术会议。 http:

16、//pods/ 协同软件研究开发中心36 协同软件研究开发中心37nVLDB（International Conference on Very Large Data Bases），/相关学术会议 协同软件研究开发中心38n SIGKDD- ACM Special Interest Group on Knowledge Discovery / Data Mining,/n SIGIR- ACM Special Interest Group on Information Retrieval,ht

17、tp://n ICDE（International Conference on Data Engineering）n NDBC（National Database conference of China）：http:/www.ccf-相关学术会议 协同软件研究开发中心39nACM TODS：/tods/相关学术期刊 协同软件研究开发中心40nIEEE TKDE：/tkde/相关学术期刊 协同软件研究开发中心41nDKE（Data&Knowledge Engineering）：http:/ （Dat

18、abase Magazine） ：http:/www.dbm.nln国内计算机期刊国内计算机期刊Journal of Computer Science and Technology：http:/计算机学报：http:/ http:/ http:/ 协同软件研究开发中心42n汤庸、叶小平、汤娜等，高级数据库技术及应用，高等教育出版社，2008（“十一五”国家级规划教材）n汤庸，时态数据库导论，北京大学出版社，2004n刘云生，现代数据库技术，国防工业出版社，2001年n何新贵 唐常杰等，特种数据库技术，科学出版社，2000年n李昭原等，数据库技术新进展（第2版），清华大学出版社，2007n何守才等，数据库百科全书，上海交通大学出版社，2008nC Zaniolo，S Ceri，C Faloutsos，R Snodgrass，V.S. Subrahmanian，R Zicari. Advanced Datab